γ-TiAl合金以其低密度、高比强度和耐高温等特点成为航空航天以及汽车发动机领域最具潜力的高温结构材料。然而γ-TiAl合金具有难变形加工及室温脆性等缺点,致使其在加工中会产生亚表面缺陷和残余应力,从而影响其加工质量,制约了γ-TiAl合金的应用。为防止亚表面缺陷和残余应力对工件表面质量及力学性能产生不利影响,需要对加工过程中缺陷形成及演化机制和加工引起的残余应力分布规律进行研究。分子动力学方法的引入能够从原子角度研究切削过程中引起的缺陷演化和残余应力分布,可以从微观角度阐释不同加工参数对金属材料纳米切削质量的影响。因此,本文采用分子动力学方法研究单晶γ-TiAl合金在不同加工参数下产生的缺陷演化规律、残余应力分布规律、切削力的变化规律以及材料塑性变形对工件力学性能的影响等。主要研究工作如下:(1)通过分子动力学方法对纳米切削过程进行了模拟,对单晶γ-TiAl合金切削过程中亚表面缺陷结构进行了研究,得出单晶γ-TiAl合金在切削加工过程中亚表面晶体结构转变、堆垛层错演化和位错演化等缺陷的变化规律,结果表明:晶体原子排列方式遭到破坏转变为非晶相,表现为切削过程中的塑性变形,且FCC晶体结构转变产生的HCP原子对工件影响更大,堆垛层错与位错随着切削的进行不断演化。(2)通过研究纳米切削过程中堆垛层错的生成与湮灭过程,对层错的滑移方向进行了分析,发现层错主要沿切削方向和法向方向均成45°的滑移面内演化及滑移,得出了层错缺陷的产生机制及滑移规律,并对单晶γ-TiAl合金在切削过程中切削力的变化规律进行了分析,得出了缺陷演化与切削力变化之间的关系,发现堆垛层错演化对刀具的阻碍能力是引起切削力变化的主要原因,进一步解释了单晶γ-TiAl合金亚表面的微观缺陷演化机制。(3)研究了不同加工参数(切削深度、刀具刃口半径和刀具角度)对单晶γ-TiAl合金纳米切削质量的影响,分析了在不同加工参数下单晶γ-TiAl合金亚表面的空位形成、位错反应、层错滑移等微观缺陷演化规律,以及内应力演变、切削加工表面质量和切屑的形成与变化规律,给出了不同加工参数下单晶γ-TiAl合金微观缺陷演化与内应力演变之间的关系,以及残余应力的产生规律,结果表明:随着切削深度的增加,位错反应增强,受工件原子键断裂的影响,切向力F_x的增长速率大于法向力F_y,加工表面质量下降,沿工件深度方向的残余压应力增大;刃口半径对工件的挤压作用使位错反应增强,法向力F_y的增长速率大于切向力F_x,加工表面质量下降,沿工件深度方向的残余压应力增大;由于前角增大对切屑原子的挤压与阻碍作用减弱,位错反应随之减弱,法向力F_y的减小速率大于切向力F_x,加工表面质量增强,沿工件深度方向的残余应力减小。